Nghiên cứu đặc trưng vôn-ampe (I-V) phụ thuộc cấu trúc đa lớp của OLED

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PTN CÔNG NGHỆ NANO






LÂM MINH LONG






NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÔN-AMPE (I-V)
PHỤ THUỘC CẤU TRÚC ĐA LỚP CỦA OLED

LUẬN VĂN THẠC SĨ







TP. HỒ CHÍ MINH - 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PTN CÔNG NGHỆ NANO




LÂM MINH LONG




NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÔN-AMPE (I-V)
PHỤ THUỘC CẤU TRÚC ĐA LỚP CỦA OLED



Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nano
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SĨ



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC




GS.TS. NGUYỄN NĂNG ĐỊNH






Thành Phố Hồ Chí Minh - 2010
LVTh.S Mục Lục

Trang iv
MỤC LỤC


Trang phụ bìa i
Lời cảm ơn ii
Lời cam đoan iii
Mục lục iv
Danh mục các hình minh họa vi

Mở đầu 1
Chương 1 4
Giới thiệu tổng quan 4
1.1. Cấu tạo và tính chất của polymer dẫn điện 4
1.2. Các loại polymer dẫn điện 6
1.2.1. Polymer dẫn điện do chất phụ gia thêm vào 6
1.2.2. Polymer dẫn do quá trình pha tạp 7
1.2.3. Polymer dẫn điện thuần 7
1.3. Ứng dụng của polymer dẫn điện 8
1.4. Phương pháp chế tạo OLED cấu trúc đa lớp 8
1.4.1. Cấu tạo của OLED 8
1.4.2. Các phương pháp chế tạo OLED 11
1.5. Cơ chế phát quang của OLED 15
1.6. Vật liệu dùng để chế tạo OLED 17
1.7. Khảo sát các đặc tính của OLED 23
1.8. Cải thiện hiệu suất của OLED 29
Chương 2. Thực nghiệm 32
2.1. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị bốc bay chân không 32
2.2. Các phương pháp được dùng để chế tạo mẫu 33
2.2.1. Bốc bay chùm tia điện tử 33
2.2.2. Phương pháp bốc bay nhiệt 34
2.2.3. Phương pháp quay phủ ly tâm 35
2.3. Các phương pháp đo đạc 36
2.3.1. Phương pháp đo điện hóa bằng các điện cực 36
2.3.2. Phép đo phổ tổng trở 37
LVTh.S Mục Lục

Trang v
2.3.3. Phổ tán xạ Micro-Raman 37
2.3.4. Phổ huỳnh quang 37

2.3.5. Nhiễu xạ tia X 38
2.4. Trình tự chế tạo mẫu 40
2.4.1. Quá trình chế tạo điện cực anode (ITO) 40
2.4.2. Quá trình chế tạo màng PVK và PVK+TiO
2
, PVK+CdSe 43
2.4.3. Quá trình chế tạo màng MEH-PPV và MEH-PPV+TiO
2
44

Chương 3. Kết quả và thảo luận 46
3.1. Tính chất của tổ hợp cấu trúc nano PVK+ nc-TiO
2
và PVK+ nc-CdSe: 46
3.2. Tổ hợp cấu trúc nano MEH-PPV + nc – TiO
2
53
KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
LVTh.S Danh mục các hinh minh họa

Trang vi
DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA

Hình
Mô tả
Trang
Hình 1.1
OLED phát sáng khi được phân cực bởi điện trường.

6
Hình 1.4.1
Những thành phần chính hình thành nên một OLED có
cấu trúc đa lớp bao gồm điện cực âm, lớp phát xạ, lớp
dẫn, điện cực dương và một tấm đế.
10
Hình 1.4.2a
Các phân tử hữu cơ được đốt nóng nhẹ (làm bốc hơi) và
sẽ ngưng tụ thành các tấm màng mỏng.
12
Hình 1.4.2b
Qui trình lắng đọng
pha hơi hữu cơ OVPD.
13
Hình 1.4.2c
Thiết bị in phun độ chính xác cao (hình a) và cách thực
hiện (hình b) để tạo ra các OLED.
13
Hình 1.4.2d
Hệ thống quay phủ (a) và tấm đế được quay với tốc độ
cao mục đích là làm cho chất lỏng đó lan rộng ra phía
ngoài (b).
14
Hình 1.5a
Mức năng lượng của OLED trong quá trình hoạt động.

15
Hình 1.5b
Ảnh hưởng của rào tiêm tại 2 đầu điện cực tới đặc trưng
I-V của OLED

16
Hình 1.6
Phổ hấp thụ (a) và quang huỳnh quang (f) của màng
PVK
19
Hình 1.7a
Đồ thị cho thấy mối quan hệ giữa điện áp và hiệu suất
của OLED.
26
Hình 1.7b
Đồ thị cho thấy mối quan hệ giữa cường độ sáng và hiệu
suất. Cường độ sáng của OLED là cao nhất tương ứng
với hiệu suất lượng tử hóa bên ngoài
27
Hình 1.7c
Độ chiếu sáng tăng theo hàm số mũ sau khi điện áp hoạt
động của OLED với sự gia tăng của điện áp phân cực.
28
Hình 2.1
Hệ thống tích hợp bao gồm khối tạo chân không
32
LVTh.S Danh mục các hinh minh họa

Trang vii
ULVAC-Sinku kiko, bộ nguồn dòng (RFT-Germany) có
thể điều chỉnh được, nguồn áp ra khoảng 20Vdc, hệ
thống cảm biến để đo và hiển thị độ dày màng (Quartz
Crystal Microbalance).

Hình 2.3.1

Máy Autolab PGS–12 (khoa Vật lý kỹ thuật và công
nghệ Nano- ĐH Công Nghệ- ĐHQGHN).

36
Hình 2.3.4
Thiết bị đo là máy quang phổ JASCO (V-570) (phòng
thí nghiệm công nghệ quang tử – Khoa vật lý kỹ thuật và
công nghệ nano– ĐHCN).
38
Hình 2.3.5
Máy đo nhiễu xạ tia X D8-ADVANCE (Bruker) (phòng
thí nghiệm micro nano- khoa Vật lý kỹ thuật và công
nghệ nano- ĐHCN).
39
Hình 2.4.1
Thiết bị Nabertherm (model: L0185E) dùng để ủ nhiệt
các mẫu ITO trong quá trình thực nghiệm tại phòng thí
nghiệm vật liệu quang tử, khoa Vật lý kỹ thuật và công
nghệ Nano, trường Đại học Công Nghệ, ĐHQGHN.

42
Hình 3.1a
Phổ tán xạ Raman của PVK dạng bột và màng mỏng
PVK/ITO với các tỷ lệ về cường độ khác nhau cho cả
hai mẫu.

46
Hình 3.1b
Phổ huỳnh quang của mẫu quay phủ ly tâm PVK/ITO
(1) và tổ hợp P.n.T/ITO (2). Ta thấy đỉnh phổ của P.n.T

dịch về phía sóng ngắn và cường độ PL của mẫu tổ hợp
lớn hơn đáng kể so với PL của mẫu PVK thuần nhất.
47
Hình 3.1c
Đặc trưng I-V của OLED PVK/ITO (1) và tổ hợp
P.n.T/ITO (2). Ta nhận thấy rằng, ngưỡng điện thế phát
quang của mẫu tổ hợp lớn hơn so với điện thế ngưỡng
47
LVTh.S Danh mục các hinh minh họa

Trang viii
của polymer thuần nhất.
Hình 3.1d
Sự hấp thụ của PVK polymer
49
Hình 3.1e
PL của PVK polymer
49
Hình 3.1f
Phổ quang huỳnh quang của màng PVK và PVK +
CdSe.
50
Hình 3.1g
Đặc trưng I-V của cấu trúc diode ITO/PVK/Al:Sn chế
tạo bằng phương pháp quay phủ ly tâm.
52
Hình 3.1h
Đặc trưng I-V của diode có cấu trúc ITO/PVK/Al:Sn
chế tạo bằng phương pháp bốc bay trong chân không.
53

Hình 3.2a
Phổ Raman của màng MEH-PPV (trên) và PVK chế tạo
bằng phương pháp quay ly tâm (dưới).
54
Hình 3.2b
Đặc trưng I-V của diode có cấu trúc đa lớp
ITO/PVK/MEH-PPV/Ag và ITO/MEH-PPV/Ag.
55
Hình 3.2c
Phổ huỳnh quang của màng MEH-PPV và MEH-
PPV+TiO
2

56
Hình 3.2d
Đặc trưng I-V của cấu trúc diode ITO/MEH-PPV/Al và
ITO/MEH-PPV+TiO
2
/Al
56



LVTh.S Mở Đầu

Trang 1
MỞ ĐẦU

Ngày nay khoa học và công nghệ đã đem lợi ích, cuộc sống tiện nghi
của con người lên một tầm cao mới. Các sản phẩm được chế tạo ngày càng

đạt đến mức độ tinh xảo với trình độ công nghệ cao và ngày càng đáp ứng
nhiều hơn nhu cầu của con người, đặc biệt ngành công nghệ nano đã và
đang tạo ra các sản phẩm công nghệ thông minh hơn, thân thiện với môi
trường, tiết kiệm năng lượng cũng như công sức lao động nhiều do đó chi
phí cũng ít tốn kém hơn và mang đến hiệu quả kinh tế cao hơn.
Hiện tượng điện huỳnh quang của chất polymer xuất hiện lần đầu
tiên vào năm 1963, khi đó người ta thí nghiệm bằng cách nối điện cực
anode (ITO) và điện cực cathode (Ag) với lớp đệm ở giữa làm bằng chất
Anthracence [1]. Sau đó, người ta đã chế tạo thành công các polymer dẫn
điện trên cơ sở pha tạp các dẫn xuất khác nhau vào chất polymer
athracence để làm tăng khả năng dẫn điện. Sự kiện này đã mở ra khả năng
nghiên cứu mới về vật liệu bán dẫn hữu cơ trên cả hai lĩnh vực nghiên cứu
cơ bản và ứng dụng trong thực tế. Năm 1980, nhóm Tang và Vanskylyke
đã công bố các kết quả nghiên cứu về sự phát quang của họ vật liệu Alqs
được dùng làm lớp màng phát quang trong các cấu trúc diode phát quang
hữu cơ (OLED)[2]. Bằng các polymer kết hợp với PPP để tạo ra sự phát xạ
ra ánh sáng màu xanh da trời vào năm 1990 của nhóm Bourroughres tại đại
học Cambride đã đưa các nghiên cứu về OLED trở thành một ứng dụng
khoa học mang tính thực tiễn cao. Từ các kết quả ban đầu, nhiều loại
OLED với cấu trúc khác nhau đã được tạo ra, ví dụ như xây dựng các cấu
trúc 2 lớp [3] gồm một lớp màng truyền lỗ trống HTL và một lớp màng
truyền điện tử ETL được kẹp giữa hai điện cực để cải thiện thêm một bước
nữa việc thiết kế các cấu trúc diode phát quang dựa trên các polymer bán
dẫn được dùng làm lớp màng phát quang có nhiều ưu điểm vượt trội như
giá thành sản xuất, diện tích phát quang rộng, cấu trúc đa dạng… do đó,
chúng có khả năng ứng dụng rộng rãi. Tuy vậy, nhược điểm lớn nhất của
linh kiện hữu cơ là hiệu suất phát sáng còn thấp, độ ổn định chưa cao, màu
sắc phát ra chưa gần với độ nhạy của mắt người. Người ta đã tìm nhiều
cách để khắc phục, chẳng hạn như thay đổi cấu trúc khác nhau, độ dày của
LVTh.S Mở Đầu

Trang 2
các lớp màng, pha tạp một số ion đất hiếm hay chất màu có khả năng thay
đổi màu sắc của ánh sáng phát ra [4], cùng với phương pháp xử lý bề mặt
tiếp xúc ITO/polymer nhằm tăng cường khả năng tiêm lỗ trống của ITO,
cải thiện khả năng tiêm điện tử của cathode[5,6,7].
Bên cạnh đó, người ta đang tập trung nghiên cứu cải thiện khả năng
phát sáng hay tìm cách tận dụng các ưu thế của hai nhóm vật liệu phát
quang vô cơ và hữu cơ. Theo đó, một số vật liệu tổ hợp giữa các polymer
phát quang và các tinh thể có cấu trúc nano như TiO
2
, SiO
2
, CdSe… đã
được sử dụng. Thực nghiệm cho thấy khi các chất này được đưa vào bên
trong chất polymer thì hiệu suất phát quang cũng như các tính chất điện
được cải thiện rất nhiều. Để tiếp nối các nghiên cứu trên và bước đầu tìm
hiểu một cách có hệ thống về công nghệ chế tạo, ảnh hưởng của các thông
số công nghệ chế tạo đến các thông số đặc trưng của các diode phát quang
hữu cơ, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc trưng vôn-ampe (I-V)
phụ thuộc cấu trúc đa lớp của OLED” với các mục tiêu cụ thể là:
a) Về công nghệ:
Chế tạo màng PVK, MEH-PPV trên đế ITO bằng phương pháp quay ly
tâm và hóa hơi trong môi trường khí trơ, nâng cao công thoát cho ITO bằng
các phương pháp xử lý nhiệt, hóa học, vật lý và thích ứng cho PVK, MEH-
PPV, phủ điện cực cathode Al, Ag bằng phương pháp bốc bay chân không.
b) Về đặc trưng, tính chất:
Nghiên cứu độ dẫn và tính phát quang của PVK, MEH-PPV phụ thuộc
vào điều kiện công nghệ, khảo sát đặc trưng IV, quang huỳnh quang PL của
cấu trúc PVK/ITO, MEH-PPV/ITO dùng làm OLED.

Ngoài phần mở đầu, nội dung nghiên cứu của đề tài luận văn tốt nghiệp
được trình bày theo các chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về vật liệu polymer dẫn điện và
diode phát quang hữu cơ (OLED).
Chương 2: Quá trình thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả và thảo luận.
Phần kết luận: Trình bày các kết quả nghiên cứu đạt được.
Trong luận văn này, tác giả có sử dụng một số tài liệu được biên dịch lại
từ sách, bài báo bằng tiếng Anh của các tác giả trong và ngoài nước cũng
LVTh.S Mở Đầu

Trang 3
như các kết quả đo đạc bằng thực nghiệm để đối chiếu, so sánh… nhằm
làm rõ vấn đề cần trình trình bày. Những số liệu, hình ảnh… tác giả tham
khảo sẽ được ghi chú bằng các đề mục […], từ đó xin thông qua phần tài
liệu tham khảo sẽ nắm rõ thông tin hơn. Qua đây, tác giả xin chân thành
cảm ơn những tác giả, nhà khoa học trên đã góp phần làm cho luận văn này
được phong phú thêm.


TÁC GIẢ

LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 4
Chương 1
Giới thiệu tổng quan về vật liệu polymer dẫn điện và diode phát quang
hữu cơ (OLED)
1.1. Cấu tạo và tính chất của polymer dẫn điện:
Tính chất cách điện của hầu hết các loại polymer đã được ứng dụng trong

nhiều lĩnh vực khác nhau. Quan niệm về tính cách điện của polymer đã thay
đổi khi các loại polymer dẫn điện đã được tìm thấy. Do tỷ trọng nhẹ, dễ gia
công, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn cao và có thể kéo thành sợi để tạo
thành dây dẫn điện, tạo nên các lớp màng mỏng hoặc cả các linh kiện điện tử.
Do đó, các vật liệu này đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu để đưa
chúng vào trong thực tế từ những ứng dụng trong công nghiệp, trong lĩnh vực
hóa học, vật lý chất rắn đến điện hóa. Sự trao đổi thông tin giữa các nhà khoa
học với các nhà nghiên cứu khác nhau là một nhân tố quan trọng trong quá
trình phát triển nhanh chóng lĩnh vực polymer dẫn điện.
Như ta đã biết, trong tinh thể bán dẫn vô cơ thì liên kết giữa các nguyên tử
là liên kết ion hoặc dạng liên kết cộng hóa trị để tạo ra trạng thái của chất rắn.
Nhưng đối với polymer thì khác, chúng liên kết các phân tử bằng lực phân tử,
Vander Waal, sự chồng chéo của hàm sóng. Các electron ở quỹ đạo phía bên
ngoài của nguyên tử tạo ra liên kết kiểu cộng hóa trị C-C, được gọi là liên kết
σ. Trong kiểu liên kết này thì các electron mang tính chất định xứ giữa 2
nguyên tử C. Ngoài ra, electron thứ 2 của mỗi nguyên tử còn tham gia liên kết
π hay là liên kết kép. Trong đó các electron mang tính chất kém định xứ hơn
và tạo ra các trạng thái bao phủ toàn bộ vật liệu, do đó liên kết này kém bền
vững hơn. Các phân tử hữu cơ chứa các liên kết kép hoặc ba gọi là polymer
liên hợp mà ở đó các liên kết hóa học tạo ra một điện tử không ghép cặp với
nguyên tử C. Các dạng liên kết π kém bền vững đã dẫn đến tình trạng bất định
xứ của electron dọc theo chuỗi polymer, chúng là nguồn gốc của các hạt tải
linh động. Do đó, cấu trúc điện tử của polymer dẫn được xác định bởi cấu trúc
hình học của các dãy.
Điều kiện cần có của một polymer dẫn điện là nó phải có hệ thống điện tử
π liên hợp, phân bố dọc theo các nguyên tử carbon của mạch polymer. Cho
nên, đến tận bây giờ tất cả các loại polymer được nghiên cứu đều có hệ thống
điện tử π liên hợp. Độ dẫn điện của chúng phụ thuộc vào mức độ tương tác
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 5
của các vân đạo điện tử giữa các monomer kế cận, loại và nồng độ của các tác
nhân pha tạp.
Giống như trong chất bán dẫn vô cơ, trong polymer người ta cũng đã
chứng minh sự tồn tại của vùng cấm năng lượng tức là sự khác biệt giữa 2
mức năng lượng HOMO và LUMO (viết tắt của Highest occupied molecular
orbital – quỹ đạo phân tử điền đầy cao nhất và Lowest unoccupied molecular
orbital – quỹ đạo phân tử chưa điền đầy thấp nhất). Chúng có tính chất giống
như vùng hóa trị và vùng dẫn trong chất bán dẫn vô cơ. Các chất polymer có
độ rộng vùng cấm đặc trưng khác nhau, do đó đỉnh hấp thụ năng lượng
photon của chúng cũng khác nhau. Nếu có tác nhân kích thích tương ứng, ví
dụ như điện trường một chiều, năng lượng nhiệt… thì các electron từ mức
HOMO sang mức LUMO để tạo ra cặp điện tử - lỗ trống (exciton). Trong một
khoảng thời gian rất ngắn, cặp điện tử – lỗ trống tái hợp và phát quang. Lúc
này, giá trị của độ rộng vùng cấm (tức là sự chênh lệch mức năng lượng giữa
HOMO và LUMO) sẽ quyết định năng lượng của photon phát ra do kích thích
quang hay điện.
Trong điều kiện bình thường, các polymer dẫn điện có cấu trúc vùng năng
lượng tương tự như các chất bán dẫn vô cơ. Trong đó, năng lượng ion hóa
(thế tương ứng là thế ion hóa IP) của phân tử chính là năng lượng để đưa một
electron từ mức HOMO lên mức chân không. Còn năng lượng để đưa một
điện tử từ mức chân không sang mức LUMO được gọi là di lực điện tử của
phân tử (I
c
hoặc E
a
). Quá trình ion hóa là quá trình di chuyển các hạt electron
từ mức HOMO, khi đó phân tử sẽ tích điện dương, tương ứng với quá trình
dẫn lỗ trống của mức HOMO. Ngược lại, quá trình khử là quá trình thêm một
electron vào mức LUMO. Như vậy, HOMO tương ứng với vùng hóa trị, còn

LUMO thì tương ứng với vùng dẫn trong bán dẫn vô cơ.
Quá trình tạo ra ánh sáng trong một OLED khi được phân cực bởi điện
trường được chỉ ra trong hình 1.1. Từ các sơ đồ trên, ta có thể chia quá trình
hoạt động của OLED ra làm 4 bước như sau:
Bước 1: Tiêm hạt tải.
Bước 2: Truyền hạt tải.
Bước 3: Tạo thành exiton.
Bước 4: Tái hợp exiton và phát xạ ánh sáng.
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 6
Nguyên lý hoạt động của OLED được trình bày trên hình 1.1.
1.2. Các loại polymer dẫn điện:
1.2.1. Polymer dẫn điện do chất phụ gia thêm vào:
Để tạo ra các polymer dẫn điện loại này, người ta thường cho vào polymer
các chất phụ gia có độ dẫn điện lớn chẳng hạn như bột kim loại. Tuy nhiên
tính dẫn điện có được không xuất phát từ bản chất của vật liệu polymer mà từ
các phụ gia thêm vào. Do đó chúng không được ứng dụng vào lĩnh vực điện
hữu cơ.
Lĩnh vực điện hữu cơ chủ yếu tạo ra các linh kiện điện tử như diode phát
quang hữu cơ (OLED), transistor hiệu ứng trường (FETs), tụ điện, pin mặt
trời và các bộ chuyển tín hiệu trong các thiết bị điện tử.
Hình 1.1: OLED phát sáng khi được phân cực bởi điện trường.
Trong cấu trúc OLED như trên thì lớp màng hữu cơ vừa có tác
dụng truyền lỗ trống và điện tử, đồng thời đóng vai trò là lớp
phát quang. Các điện tử được tiêm vào lớp màng từ cathode,
còn lỗ trống được tiêm vào màng từ anode.
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 7

1.2.2. Polymer dẫn do quá trình pha tạp:
Đa số các polymer có hệ thống điện tử π liên hợp là các chất bán dẫn. Để
làm tăng độ dẫn điện, cần đưa các điện tích vào mạch polymer bằng hai
phương pháp:
Phương pháp thứ nhất: để đưa các điện tích vào mạch polymer, hoặc là lấy
đi các điện tử từ nó (quá trình oxy hóa hay còn gọi là pha tạp loại p với hạt tải
đa số là các lỗ trống), hoặc là đưa các điện tử vào nó (quá trình khử hay pha
tạp loại n với hạt tải đa số là các electron). Các polymer có hệ thống điện tử π
liên hợp thường có xu hướng nhường điện tử, cho nên chúng dễ bị oxy hóa
bởi các tác nhân oxy hóa như là I
2
, FeCl
3
,…
Quá trình lấy đi một điện tử từ polythiophene sẽ tạo ra một điện tích linh
động trên gốc cation mà theo thuật ngữ của vật lý chất rắn thì gọi là polaron.
Quá trình oxy hóa sâu hơn có thể chuyển polaron thành bipolaron ở trạng thái
không spin hay một cặp polaron. Trong trường hợp này, quá trình đưa vào
mạch polymer một điện tích dương đồng thời với việc đưa vào một ion đối
mang điện tích trái dấu.
Phương pháp thứ hai: phương pháp này được gọi là quá trình pha tạp acid.
Cấu trúc dạng leucoameraldine có thể bị oxy hóa thành dạng emaraldine mà
không có sự tham gia của các ion đối X Tuy nhiên, dạng ameraldine chỉ dẫn
điện khi nó được xử lý bằng các loại acid mạnh.
Trong hai phương pháp trên, việc tạo ra các điện tích trên mạch polymer
luôn gắn liền với việc đưa vào các ion đối. Tuy nhiên, cơ chế dẫn điện của các
loại polymer loại này không phải do các ion đối tạo ra, mà do sự phân bố điện
tích một cách tương đối qua toàn mạch polymer.
1.2.3. Polymer dẫn điện thuần:
Ngược lại với các loại polymer dẫn điện do quá trình pha tạp, các polymer

dẫn điện thuần là các polymer trung tính, bản chất dẫn điện là do giá trị năng
lượng vùng cấm (được gọi là E
g
) rất nhỏ, thậm chí gần bằng 0eV. Độ dẫn điện
của chúng phụ thuộc chủ yếu vào mức độ chồng lấp của các vân đạo điện tử π
giữa các monomer kế cận. Các polymer loại này đang là đề tài cho nhiều
nghiên cứu trên thế giới vì nó tránh được quá trình pha tạp rắc rối và khó điều
khiển. Quá trình làm giảm giá trị của E
g
sẽ làm tăng mật độ điện tử trên vùng
dẫn, do đó làm tăng tính dẫn thuần của vật liệu và có thể tạo ra được các kim
loại hữu cơ mà không cần quá trình pha tạp.
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 8
Mặt khác, khi thế oxy hóa có giá trị càng bé kết hợp với giá trị E
g
nhỏ sẽ
tạo ra được các loại polymer dẫn điện do quá trình pha tạp rất ổn định. Hơn
nữa, khi giảm giá trị của E
g
có thể tạo ra các loại polymer trong suốt trong
vùng bước sóng hồng ngoại, tính chất này được ứng dụng trong các thiết bị
làm việc trong vùng bước sóng hồng ngoại. Một ví dụ điển hình nhất về loại
polymer có giá trị E
g
thấp, đó là hệ đồng polymer hóa giữa 4-
(Dicyanomethylene)-4H-cyclopenta[2,1b;3,4b’]dithiophene và 3,4-
(ethylenedioxy)thiophene, giá trị E
g

= 0,16eV.
Độ dẫn của các loại polymer dẫn điện sẽ tăng khi nhiệt độ tăng và ngược
lại. Mối liên hệ này tương tự như các chất bán dẫn vô cơ, vì vậy trong một số
nghiên cứu có thể áp dụng một số nguyên lý nào đó của chất bán dẫn vô cơ
cho polymer dẫn điện.
1.3. Ứng dụng của polymer dẫn điện:
Polymer dẫn điện có rất nhiều ứng dụng, được chú ý nhiều nhất vẫn là
diode phát quang hữu cơ (OLED: Organic light emitting diode) và transistor
hiệu ứng trường (FETs: Field Effect Transistors). Trong luận văn này sẽ đề
cập một cách chi tiết về diode phát quang hữu cơ OLED cấu trúc đa lớp cũng
như các phương pháp nghiên cứu để cải thiện đặc tính Vôn-ampe (I-V ) từ đó
cải thiện hiệu suất phát quang cũng như kéo dài thời gian phục vụ cho các loại
OLED.
Ngoài ra, dựa vào các đặc tính và cấu trúc của chất bán dẫn hữu cơ người
ta đã ứng dụng chúng vào các lĩnh vực khác như làm chất quang dẫn, mực in,
các chất phát quang…
1.4. Phương pháp chế tạo OLED cấu trúc đa lớp:
1.4.1. Cấu tạo của OLED:
Các OLED thường có cấu trúc xếp thành nhiều lớp do các lớp màng mỏng
hình thành, cấu trúc của nó giống như một cái bánh “sandwiched” mà ở đây
lớp màng mỏng nằm giữa điện cực dương anode và điện cực âm cathode. Các
lớp màng mỏng được hình thành từ các loại vật liệu khác nhau. Cấu trúc tổng
quát của một OLED gồm có các lớp màng mỏng được lắng đọng trên một cái
đế. Lớp đầu tiên là điện cực cathode thường dùng các vật liệu đặc trưng để
chế tạo như Mg:Ag. Dưới lớp này là một lớp truyền các hạt điện tử ETL
(Electron transport layer) được chế tạo từ hợp chất MEH-PPV, Alq
3
. Lớp thứ
ba là lớp truyền lỗ trống HTL (Hole transport layer). Cuối cùng, lớp thứ tư là
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 9
điện cực anode với chất chế tạo đặc trưng là ITO (Indium-tin-oxide). Tấm đế
được làm từ thủy tinh hoặc từ nhựa trong suốt. Khi cấp điện áp phân cực đúng
thì các lỗ trống và electron của các lớp bên trong tái hợp để hình thành các
exciton. Khi một exciton phân rã thì phát xạ ra một photon.
Điện cực âm cathode là kim loại có công thoát
c
thấp, vật liệu thường
hay được sử dụng là Ca và Mg. Tuy nhiên các vật liệu này thường có hạn chế
là dễ phản ứng với oxy và độ ẩm môi trường, vì vậy Al và hợp kim của
chúng, ví dụ như Mg:Al (tỷ lệ 10:1) thường được lựa chọn sử dụng nhiều hơn
do chúng có khả năng chống oxy hóa, ít phản ứng với độ ẩm môi trường. Đối
với OLED phát xạ thông qua anode thì yêu cầu của cathode là: tiêm được
nhiều điện tử vào mức LUMO và có thể phản xạ được ánh sáng phát ra.
Ngoài ra, việc lựa chọn các vật liệu làm cathode còn phải thỏa mãn điều kiện
rào thế ΔE
c
giữa cathode và lớp màng polymer tiếp xúc là nhỏ nhất. Các hợp
kim này được chọn bởi vì chúng có chức năng hoạt động thấp để cho phép
các hạt electron dễ dàng được phun vào bên trong các lớp hữu cơ. Điện cực
âm cathode được hình thành có thể không cần phải sử dụng vật liệu trong
suốt, do đó tùy vào các ứng dụng mà chế tạo nó như thế nào.
Điện cực dương anode được làm từ hợp chất ITO. ITO có điểm đặc biệt là
truyền ánh sáng đi xuyên qua các lớp hữu cơ đến tấm đế. Yêu cầu đầu tiên
của anode là phải tạo ra được các lỗ trống tích điện dương để phun vào lớp
màng polymer, có thể cho ánh sáng đi qua. Do đó, việc lựa chọn các vật liệu
làm anode phải thỏa mãn điều kiện rào thế ΔE
a
giữa anode và lớp màng

polymer tiếp xúc là nhỏ nhất. Thực tế, ITO (In
2
O
3
:Sn) thường được lựa chọn
làm anode. Ngoài ra, để giảm rào thế ΔE
a
giữa anode và lớp màng polymer
người ta thường tìm cách nâng cao công thoát cho anode ITO bằng các
phương pháp sau:
- Xử lý bề mặt anode bằng plasma trong môi trường oxy hoặc trong dung
dịch axit H
3
PO
4
.
- Phủ chồng lên anode một lớp vật liệu có công thoát rất lớn như là
PEDOT, PEDOT-PSS…
- Tạo ra lớp điện môi rất mỏng giữa anode và lớp polymer.
Cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo và phù hợp với điều kiện hiện có nên ITO
được chọn làm điện cực dương.

LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 10

Hình 1.4.1: Những thành phần chính hình thành nên một OLED có cấu
trúc đa lớp bao gồm điện cực âm, lớp phát xạ, lớp dẫn, điện cực dương
và một tấm đế.

Các lớp hữu cơ có thể được hình thành từ các phân tử hữu cơ hoặc các loại
polymer. Khi sử dụng các phân tử hữu cơ để hình thành hai lớp màng: một
lớp được gọi là lớp truyền, còn lớp kia được gọi là lớp phát xạ. Lớp truyền
phải đáp ứng được yêu cầu là cho các hạt tải đi qua từ điện cực anode, từ đó
lớp phát xạ sẽ cho các electron đi qua. Khi các lỗ trống và các electron tương
tác với nhau thì sẽ tạo ra exciton và ánh sáng được phát ra. Tùy vào các ứng
dụng khác nhau để chọn lựa các lớp vật liệu thích hợp. Một trong các yếu tố
quyết định việc chọn lựa các vật liệu như thế nào đó là màu sắc từ ánh sáng
phát ra của OLED. Các màu sắc khác nhau được thực hiện với các lớp vật liệu
khác nhau. Ví dụ như để tạo ra ánh sáng màu xanh lá (Green) thì sử dụng hợp
chất Mq
3
, khi M là một kim loại nhóm III và q
3
là 8-hydroxyquinolate. Nếu
đó là ánh sáng màu xanh dương (Blue) thì sử dụng hợp chất Alq
2
OPh và ánh
sáng màu đỏ (Red) sẽ sử dụng các chất dẫn xuất perylene. Khi sử dụng

polymer thì duy nhất chỉ có lớp hữu cơ đơn là đạt yêu cầu.
Giống như một diode phát quang LED, một diode phát quang hữu cơ
OLED là một linh kiện có độ dày từ 100 đến 500nm hay nhỏ hơn khoảng 200
lần đường kính của sợi tóc. Các OLED có thể có hai hoặc ba lớp vật liệu hữu
cơ; trong môi trường thiết kế ba lớp thì lớp thứ ba sẽ giúp truyền tải các
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 11
electron từ cathode tới lớp phát xạ. Tóm lại, một OLED gồm các phần cơ bản
sau (xem hình 1.4.1):
Đế: làm từ nhựa trong suốt, thủy tinh… tấm đế này có tác dụng chống đỡ
cho OLED.
Điện cực anode: mang tính trong suốt sẽ lấy đi các electron (hay tạo ra
các lỗ trống mang điện tích dương) khi có một dòng điện chạy qua linh kiện.
Các lớp hữu cơ: được tạo thành từ các phân tử hữu cơ hay polymer, bao
gồm:
-Lớp dẫn: lớp này được làm từ các phân tử hữu cơ dẻo có nhiệm vụ truyền tải
lỗ trống từ anode. Một polymer dẫn được sử dụng trong các OLED là
polyaniline.
-Lớp phát sáng: lớp này được làm từ các phân tử hữu cơ dẻo (nhưng khác loại
với lớp dẫn) có nhiệm vụ truyền tải các electron từ điện cực cathode. Một loại
polymer dùng trong lớp phát sáng là polyfluorence.
Điện cực cathode: có thể trong suốt hoặc không tùy vào loại OLED,
cathode sẽ tạo ra electron khi có dòng điện chạy qua linh kiện.
1.4.2. Các phương pháp chế tạo OLED:
Một khi vật liệu đã được lựa chọn thì việc ứng dụng phương pháp nào sẽ
được lựa chọn. Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng, mỗi
phương pháp đều có những ưu và khuyết điểm riêng.
Công đoạn phức tạp nhất của việc chế tạo các OLED là khi đặt các lớp
hữu cơ lên tấm đế. Công đoạn này có thể thực hiện bằng các phương pháp

như sau:
Lắng đọng chân không hay bốc hơi nhiệt chân không:
Khi sử dụng các lớp phân tử nhỏ, các kỹ thuật làm bốc hơi là sự lựa chọn
phổ biến. Các phân tử nhỏ được bốc hơi trên một tấm đế và tạo thành một lớp
màng mỏng, để thực hiện được điều này phải đặt mẫu trong điều kiện chân
không.
Màng được chế tạo theo phương pháp bốc hơi nhiệt thì độ dày của màng
có khuynh hướng sẽ không đồng nhất cũng như độ phẳng của bề mặt sẽ rất
kém. Cụ thể như sau: trong một buồng chân không, các phân tử hữu cơ được
đốt nóng nhẹ (làm bốc hơi) và sẽ ngưng tụ thành các tấm màng mỏng trên các
tấm đế (xem hình 1.4.2a). Quá trình này tốn kém và không hiệu quả và do
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 12
tính không đồng nhất của màng nên nó không phải là phương pháp được lựa
chọn để chế tạo màng.

Hình 1.4.2a. Các phân tử hữu cơ được đốt nóng nhẹ (làm bốc hơi) và sẽ
ngưng tụ thành các tấm màng mỏng.
Lắng đọng pha hơi hữu cơ OVPD (Organic vapor phase
deposition):
Trong một buồng phản ứng áp suất thấp có tường nóng, một chất khí vận
chuyển sẽ truyền tải các phân tử hữu cơ bốc hơi tới các tấm đế lạnh, tại đó
chúng ngưng tụ thành các tấm màng mỏng. Sử dụng một chất khí vận chuyển
sẽ tăng tính hiệu quả và làm giảm giá thành chế tạo OLED.
Ngoài ra có một phương pháp khác gần giống như phương pháp OVPD đó
là công nghệ lắng đọng pha hơi hóa học CVD ( Chemical vapor phase
deposition). Trong phương pháp CVD, một tấm đế để lắng đọng được đặt
trong môi trường chân không và một hóa chất được đưa vào để ngưng tụ lại
trên tấm đế. Sự bất lợi của phương pháp này là tất cả mọi thứ bên trong môi
trường chân không đó sẽ bị phủ hóa chất, dẫn đến việc làm hư cả vật liệu
đang sử dụng.
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 13

Hình 1.4.2b: Qui trình lắng đọng
pha hơi hữu cơ OVPD.
In phun mực:











(a) (b)
Hình 1.4.2c: Thiết bị in phun độ chính xác cao (hình a) và cách thực hiện
(hình b) để tạo ra các OLED.
Với công nghệ phun mực, các OLED được phun rải trên các tấm đế giống
như mực được phun rải lên trên giấy khi in. Công nghệ in phun mực giúp
giảm đáng kể giá thành sản xuất các OLED và cho phép các OLED được in
lên trên các tấm màng lớn tức là tạo ra các màn hiển thị rất lớn như các màn
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 14
hình TV 80 inch hay các bảng thông báo điện tử. Khi sử dụng các polymer thì
kỹ thuật dựa theo công nghệ in phun mực được lựa chọn nhiều nhất. Độ phân

giải của màn hình hiển thị OLED thì tương tự như việc in ảnh lên trên giấy và
vì vậy, kỹ thuật này chuyển đổi qua lại một cách dễ dàng. Trong phương pháp
in phun mực, vật liệu hữu cơ được sử dụng bên trong chất lỏng cùng loại với
cách thức giống như là mực được sử sụng trong cách in ấn truyền thống. Có
những vấn đề còn tồn tại với những cái lỗ nhỏ trong lớp được tạo ra theo kiểu
in phun mực. Cái đó giống như việc định địa chỉ bởi một lớp quay phủ ly tâm
ban đầu và sau đó mới sử dụng phương pháp in phun mực lên lớp thứ hai.
Phương pháp quay phủ ly tâm (spin coating):
















(a) (b)
Hình 1.4.2d. Hệ thống quay phủ (a) và tấm đế được quay với tốc độ cao mục
đích là làm cho chất lỏng đó lan rộng ra phía ngoài (b).
Đặc trưng của các polymer là sử dụng quá trình quay phủ ly tâm. Trong
quá trình quay phủ ly tâm, vật liệu hữu cơ dưới dạng chất lỏng được lắng
đọng trên một tấm đế. Tấm đế được quay với tốc độ cao với mục đích là làm

cho chất lỏng đó lan rộng ra phía ngoài (xem hình 1.4.2d). Chất lỏng sẽ được
định hình thành lớp màng mỏng và đông cứng lại sau khi nó được cho bốc
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 15
hơi. Độ dày của màng sẽ được xác định bởi số lần tấm đế được quay và tốc độ
làm khô của vật liệu.
1.5. Cơ chế phát quang của OLED:
Các OLED phát ra ánh sáng theo cách giống như các đèn LED. Quá trình
này gọi là sự phát quang điện tử. Quá trình này xảy ra như sau:
-Nguồn điện cung cấp dòng điện cho OLED.
-Một dòng các electron chạy từ cathode qua các lớp hữu cơ tới anode:
Cathode sẽ truyền các electron cho lớp các phân tử hữu cơ phát quang, anode
sẽ lấy các electron từ lớp các phân tử hữu cơ dẫn (điều này giống với việc
truyền các lỗ trống mang điện tích dương cho lớp dẫn).
Hình 1.5a: Mức năng lượng của OLED trong quá trình hoạt động.
Tại biên giữa lớp phát quang và lớp dẫn, các electron sẽ gặp các lỗ trống.
Như vậy khi một electron gặp một lỗ trống, nó sẽ tái hợp với lỗ trống này
(Hay nó rơi vào mức năng lượng của nguyên tử lỗ trống bị mất một electron).
Khi sự tái hợp xảy ra, electron tái hợp sẽ tạo ra một năng lượng dưới dạng
một photon ánh sáng.
Khi ta đặt một điện trường phân cực lên hai điện cực thì các electron sẽ
được tiêm vào lớp màng ETL, còn lỗ trống được tiêm vào lớp màng HTL.
Dưới tác dụng của điện trường, các hạt tải chuyển động về phía hai cực anode
và cathode, chúng tái hợp tại lớp phát quang hoặc tại lớp tiếp xúc HTL/ETL
và giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng. Trong quá trình tiêm hạt tải,
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 16
điện tử và lỗ trống sẽ bị ảnh hưởng bởi bề mặt tiếp xúc giữa cathode/polymer

và anode/polymer. Do đó cần chọn vật liệu thích hợp để đảm bảo quá trình
tiêm hạt tải được ổn định.


















Ta nhận thấy, rào tiêm điện tử được đặt tại tiếp xúc kim loại và chất hữu
cơ với công thoát của kim loại lớn hơn mức LUMO của vật liệu hữu cơ. Do
đó, các kim loại có công thoát thấp làm cho điện tử tiêm vào mức LUMO dễ
dàng hơn. Thực tế, Mg pha thêm một lượng nhỏ Ag thường được dùng làm
cathode. Ngoài ra, để tăng cường khả năng khuếch tán của điện tử vào mức
LUMO, một số hỗn hợp khác cũng đã được sử dụng như Al:Sn hoặc Al:Li.
Tương tự, để phù hợp với mức HOMO của vật liệu hữu cơ, công thoát của
anode cần phải cao để lỗ trống tiêm vào mức HOMO dễ dàng hơn. Bên cạnh
đó, để đáp ứng yêu cầu hiển thị nó cần phải có độ truyền qua cao (90% tại =
550nm). Cho đến nay, màng dẫn điện trong suốt ITO với khả năng thay đổi

công thoát trong một dãi rộng từ 4,5 đến 5,2 eV thường hay được sử dụng
nhất. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu thay thế màng ITO bằng các
màng hữu cơ để mở rộng phạm vi ứng dụng.
Hình 1.5b. Ảnh hưởng của rào tiêm tại 2 đầu điện cực
tới đặc trưng I-V của OLED [12]

LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 17
Màu của ánh sáng phụ thuộc vào các kiểu phân tử hữu cơ của lớp phát
quang. Để tạo ra ánh sáng có nhiều màu khác nhau, ta sắp xếp các tấm màng
hữu cơ trên cùng một OLED. Cường độ hay độ sáng của màn hình phụ thuộc
vào lượng điện cung cấp. Lượng điện càng lớn thì OLED càng sáng.
1.6. Vật liệu dùng để chế tạo OLED:
Ở phần này, các chất bán dẫn hữu cơ sẽ được xem xét xung quanh khả
năng phát triển các thông số của vật liệu được yêu cầu, chẳng hạn như các dãy
năng lượng của quỹ đạo phân tử chưa điền đầy thấp nhất (LUMO) và quỹ đạo
phân tử điền đầy cao nhất (HOMO). Việc khám phá ra phức hợp perylene-
iodine vào năm 1952 đã dọn đường cho việc phát triển chất hữu cơ bán dẫn
đầu tiên.
Chất bán dẫn phân tử nhỏ, các chất hóa học, hoặc các lớp polymer liên hợp
được lắng đọng một cách đặc trưng lên phía trên của lớp truyền điện tích. Vật
liệu bán dẫn có thể được quay phủ spin theo cách thông thường, được lắng
đọng chân không bằng cách cho bốc hơi hóa học, hoặc in bởi các công nghệ
như là in phun mực, lăn khô và in trải rộng. Sự lựa chọn vật liệu để chế tạo
màng hữu cơ chủ yếu là dựa vào quá trình nạp điện tích, màu sắc và hiệu suất
phát quang. Ánh sáng phát sinh bởi sự phân rã nhanh chóng của các trạng thái
phân tử bị kích thích trong khi màu sắc của ánh sáng được tạo ra dựa trên sự
khác biệt về năng lượng giữa các trạng thái bị kích thích và mức nền phân tử.
PVK:

Polyvinylcarbazole (PVK) là một polymer không mang tính liên hợp
nhưng có tính dẫn và truyền ánh sáng rất tốt. Các chromophore mang tính
chất đối xứng được kết hợp từ chuỗi olefinic. Vì vậy, trước đây nó được ứng
dụng rộng rãi trong lĩnh vực chụp ảnh điện. Gần đây PVK thường được sử
dụng như là một lớp tiêm lỗ trống bên trong các LED hữu cơ khác nhau. Các
nghiên cứu đều cho thấy khả năng nâng cao hiệu suất PL và EL của các chất
hữu cơ chromophore khi kết hợp với PVK, mặc dù nó không rõ ràng về chức
năng riêng biệt của PVK hay nếu pha loãng chromophore quá thì cũng sẽ làm
suy giảm các tính chất ưu việt cần thiết.
Nếu PVK được sử dụng như một lớp riêng biệt (không kết hợp với
chromophore) và không mang tính liên kết khép kín bên trong với điện cực
ITO, nhưng khi lớp trung gian nằm giữa vật liệu dùng để tiêm lỗ trống, PPV
và polymer phát xạ, PDPV. PDPV là một loại polymer mang tính hấp thu điện
LVTh.S Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Trang 18
huỳnh quang (EL) bởi vì nó có một hiệu suất quang huỳnh quang (PL) rất cao
trong trạng thái rắn (0,45) và hòa tan được trong các dung môi thông thường,
chẳng hạn như chloroform hoặc toluene, trong suốt quá trình thay đổi phenyl
ở tại các vinylene và gây ra sự hỗn loạn do hiện tượng đồng phân. Nói chung,
để sử dụng PPV như là một lớp tiêm lỗ trống tốt nhờ vào sự ổn định mang
tính tương đối của lớp bề mặt phân giới với ITO và giới hạn sự vượt quá của
các dòng lỗ trống với lớp trung gian PVK, lúc này điện thế ion hóa cao
khoảng 5,8eV. Vì vậy, sẽ hình thành hàng rào năng lượng của các lỗ trống tại
bề mặt phân giới giữa PPV và PVK. Dòng điện và độ chiếu sáng có khuynh
hướng đối ngược với các điện áp đặc trưng khi bề dày của cấu trúc khoảng
300nm. Khi được dùng trong các thiết bị đa lớp hoặc được pha tạp, màu sắc
ánh sáng phát ra sẽ dịch dần về phía đỏ. Bên cạnh đó, khi tạo thành màng
mỏng bằng các phương pháp lắng đọng pha hơi vật lý như bốc bay nhiệt cho
thấy chức năng của nhóm Cacbazole được an toàn và thành phần của nó bị cắt

ngắn thành oligomer. Với ánh sáng laser có cường độ lớn, nó có thể bị thay
đổi chiết suất, vì vậy có thể gọi đây là vật liệu quang khúc xạ. Bên cạnh đó,
nó còn có một ưu điểm khác nữa là mất mát điện môi thấp.
Vai trò của PVK là hiển nhiên khi so sánh với các diode có sự kết hợp của
lớp PVK với lớp đơn PDPV và các diode có lớp kép PPV/PDPV. Với các
diode có cấu trúc ITO/PDPV/Ca thì hiệu suất bên trong lên đến 0,04% và
0,25% với cấu trúc ITO/PPV/PDPV/Ca. Đặc biệt, một thông số để phân loại
mức độ chiếu sáng của vật liệu được lợi dụng bên trong các linh kiện có hình
dạng đặc biệt có thể được tính toán như là tỷ số hiệu suất PL của vật liệu phát
xạ đến hiệu suất EL của diode (f ≡ η
PL
/ η
EL
), và nó gần bằng 10
4
(Al) hoặc 10
3

(Ca) cho các LED có cấu trúc đơn lớp PDPV kém hơn so với PPV [f (Al) =
2500, f (Ca) = 250] bởi vì hiệu suất PL là cao nhất và dòng mang tính không
cân bằng là lớn nhất. Tỷ số về cấu trúc của các lớp là: f (Al) ≤ 100 và f (Ca) ≤
70. Mặc dù các giá trị tuyệt đối của hiệu suất không hẳn là cao để có thể thực
hiện được với cấu trúc PPV/CN-PPV nhưng hiệu suất được cải thiện khoảng
2 bậc với điện cực cathode Al và nhiều hơn một bậc với điện cực cathode Ca.
Lưu ý rằng việc sử dụng PVK trong các liên kết trực tiếp với ITO là có thể
và hiệu suất đem lại khoảng từ 0,6 đến 1%. Thời gian phục vụ của các LED
hữu cơ có liên quan đến hàng rào tại bề mặt phân giới ITO (hàng rào càng